JPH01200220A

JPH01200220A - 光ビーム走査光学系

Info

Publication number: JPH01200220A
Application number: JP63025410A
Authority: JP
Inventors: Muneo Kuroda; 黒田　宗男
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1989-08-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光ビーム走査光学系、特にレーザビーム・プ
リンタやファクシミリ等に組み込まれ、画像情報を乗せ
た光束を感光体上に集光きせる光ビーム走査光学系の構
造に関する。

従　の技術とその課題一般に、レーザビーム・プリンタやファクシミリで使用
されている光ビーム走査光学系は、基本的には、光源と
しての半導体レーザ、ポリゴンミラー、ガルバノミラ−
等の偏向器、ｆθレンズにより構成されている。偏向器
は半導体レーザから発せられた光束を等角速度で走査す
るものであり、そのままでは集光面で主走査方向中心部
から両端部にわたって走査速度に差を生じ、等質な画像
が得られない。ｆθレンズは、この様な走査速度差を補
正するために設置されている。

ところで、ｒθレンズは種々の凹レンズ、凸レンズ等を
組み合わせたものであり、レンズ設計が極めて複雑で、
研摩面数が多くて加工上の精度向上が図り難く、高価で
もある。しかも、透光性の良好な材質を選択しなければ
ならないという材質面からの制約もある。

そのため、従来では、ｒθレンズに代えて、楕円面ミラ
ーを使用すること（特開昭５４−１２３０４０号公報）
、放物面ミラーを使用すること（特公昭５５−３６１２
７号公報）、凹面反射鏡を使用すること（特開昭６１−
１７３２１２号公報）が提案されている。しかしながら
、楕円面ミラーや放物面ミラーでは加工自体及び加工精
度を上げることが困難であるという問題点を有している
。

そこで、本発明の課題は、高価で制約の多いｆθレンズ
や従来提案された放物面ミラー等に代えて、より加工が
容易で加工精度を高めることができる走査速度補正手段
を採用し、光学系のコンパクト化を図り、なおかつ集光
点での平坦性を向上させることにある。

課題を解決するための手段以上の課題を解決するため、本発明に係る光ビーム走査
光学系は、（ａ）強度変調された光束を発生する光源と、（ｂ）前
記光源から放射された発散光束を収束光束に修正する手
段と、（ｃ）前記収束光束を等角速度で走査する偏向器と、（ｄ＞前記偏向器で走査された光束を折り返して感光体
面上に集光させる球面ミラーとを備え、（ｅ）次の式を
満足することを特徴とする。

（ｌ　ｓ／　ＲＭ　ｌ　）＞　０．６０、２＜　（ｄ／　ｌ　ＲＭ　ｌ　）　＜　０．６但し
、Ｓ：偏向器による走査域中心方向への光束反射点から
偏向器反射後の集光点までの距離ｄ：偏向器による走査域中心方向への光束反射点から球面ミラーの頂点までの距離Ｒ鱈球面ミラーの曲率半径作用以上の構成において、光源から放射された光束は偏向器
によって等角速度に走査され、この走査光束は球面ミラ
ーで反射され、感光体面上に集光する。前記偏向器によ
る主走査及び感光体面の移動による副走査で画像が形成
される。そして、球面ミラーによる反射光束は主走査方
向に対する走査速度を走査域中心からその両端部にわた
って均等となる様に補正され、かつ、集光面においては
広画角にわたって良好な歪曲特性と、良好な像面平坦性
が得られる。

また、光源から放射された発散光束は収束光束に修正さ
れて偏向器に入射される。これにて球面ミラーの凹面側
を反射面とすることによる集光点での像面湾曲が補正さ
れる。

実施例以下、本発明に係る光ビーム走査光学系の実施例につき
、添付図面を参照して説明する。

第１図において、（１〉は半導体レーザ、（６）はコリ
メータレンズ、（１０）はポリゴン−ミラー、（１５）
はビームスプリッタ、（２０）は球面ミラー、（３０）
はドラム状の感光体である。

半導体レーザ（１）は図示しない制御回路によって強度
変調され画像情報を乗せた発散光束を放射する。この発
散光束はコリメータレンズ（６）を通過することにより
収束光束に修正される。ポリゴンミラー（１０）は図示
しないモータにて支軸（１１）を中心に矢印（ａ）方向
に一定速度で回転駆動される。

従って、コリメータレンズ＜６）から射出された収束光
束は、ポリゴンミラー（１０）の面で連続的に反射され
、等角速度で走査される。この走査光束はビームスプリ
ッタ（１５）を透過した後、球面ミラー（２０〉の凹面
側にて反射され、さらに、ビームスプリッタ（１５）で
反射された後感光体（３０）上に集光される。このとき
の集光光束は感光体（３０）の軸方向に等速で走査され
、これを主走査と称する。また、感光体（３０）は矢印
（ｂ）方向に一定速度で回転駆動され、この回転による
走査を副走査と称する。

即ち、以上の光ビーム走査光学系においては、半導体レ
ーザ（１）の強度変調と前記主走査、副走査によって感
光体く３０）上に画像（静電潜像）が形成される。そし
て、第２図に示す如く、球面ミラ−（２０）が従来のｆ
θレンズに代わって、主走査方向に対する走査速度を走
査域中心からその両端部にわたって均等となる様に補正
する。

一方、本実施例ではコリメータレンズ（６）にて発散光
束を収束光束に修正している。これは収束光束とするこ
とによって感光体（３０）上での集光点（結像面）での
湾曲を補正するためである。即ち、ポリゴンミラー（１
０）へ収束光束あるいは発散光束を入射させると（他の
回転偏向器でも同じであるが）、ポリゴンミラー（１０
）での反射後の集光点は、ポリゴンミラー（１０）の後
には光学部品がないとすると、その反射点を中心として
略円弧状となり、これを直線で受けると像面湾曲を生じ
ることになる。ポリゴンミラー（１０）へ収束光束を入
射させると、光線入射方向に凹の像面湾曲を生じる。ま
た、入射光の収束具合によって、球面ミラー（２０）と
像面との距離も変わる。この距離の変化によって像面湾
曲も変化する。即ち、収束光束による像面湾曲により、
球面ミラー（２０）の凹面による湾曲を補正し、結果的
に集光面での像面湾曲を小さくし、像面の平坦性を良好
なものとする。

像面湾曲が小さくなると、走査位置（像高）の相違によ
る集光光束径の変動が小さくなり、光学系を広画角で使
用することができ、また集光光束径を小びくできるので
画像の高密度化が可能となる利点を有する。

詳しくは、第２図に示す様に、ポリゴンミラー（１０）
による走査域中心方向への光束反射点（以下、偏向点と
記す）　（１０ａ）から球面ミラー（２０）の頂点（２
０ａ）までの距ｍ（ｄ）と、球面ミラー（２０）の曲率
半径（ＲＭ）との関係、及びこの曲率半径（ＲＭ）と偏
向点（１０ａ）からポリゴンミラー（１０）での反射後
の集光点までの距１ｍ＜ｓ＞　（図示せず）との関係に
ついては、（ｌ　　ｓ／Ｒｙ　　ｌ　　）＞　０．６　　　　　　
　　　　　　　・・・・・・■０、２＜　（ｄ／　Ｉ　
ＲＭ　ｌ　）　＜　０．６　　　　　　　・・・・・・
■なる式を満足する様に設定されている。

なお、第２図において、（ｄ’）は球面ミラー（２０〉
の頂点（２０ａ）から感光体（３０）までの距離である
。

前記■式、■式を満足すると、広画角にわたって良好な
歪曲特性と、良好な像面平坦性が得られる。各式での下
限及び上限は、感光体（３０〉上での画像歪みの程度に
より経験上許容できる範囲として設定した値である。前
記０式の下限を越えると、像面が球面ミラー（２０）に
近付き配置が困難となり、歪曲特性も悪くなる。なお、
距離（ｓ）が必要以上に長くなると、収束光束を利用す
ることによる像面湾曲の補正が機能しにくくなる。

一方、前記０式の下限を越えると、走査角の増大に従っ
て正の歪曲が増大し、主走査方向の両端（走査開始付近
及び走査終了付近）で画像が伸びることとなる。また、
前記上限を越えると、走査角の増大に従って負の歪曲が
増大し、主走査方向の両端で画像が縮むこととなり、さ
らに像面湾曲が大きくなる。

ここで、本実施例における実験例（１）、（Ｉｆ）。

＜ＩＩＩ）、（ＩＶ＞での構成データを示す。なお、ポ
リゴンミラー（１０）の対面距離は２３．５ｍｍとした
。

以上の各実験例（Ｉ　）、（ＩＩ）、（Ｉ［Ｉ）、（Ｉ
Ｖ）における感光体集光面での収差をそれぞれ第３図、
第４図。

第５図、第６図に示す。各図中（ａ）は、横軸を走査角
度、縦軸を歪曲度としたグラフである。各図中（ｂ）は
、横軸を走査角度、縦軸を湾曲度としたグラフで、点線
は偏向面内の光束による像面湾曲を示し、実線は偏向面
に対する垂直面内の光束による像面湾曲を示す。

第７図は本発明に係る光ビーム走査光学系の他の実施例
を示す。

この実施例は、前記実施例におけるビームスプリッタ（
１５）を省いたものであり、同時に球面ミラー（２０）
は入射光と反射光とが重ならない様に適宜傾斜されてい
る。

この実施例ではビームスプリッタ（１５）を介在させな
い分、光量の減衰が少なくなる。

なお、本発明に係る光ビーム走査光学系は以上の実施例
に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変
形することができる。

例えば、偏向器としては前記のポリゴンミラー（１０）
以外に、光束を一平面に等角速度で走査可能なものであ
れば、種々のものを用いることができる。また、光源と
しては半導体レーザ以外に、他のレーザ発生手段や点光
源を用いても良い。

一方、前記実施例では球面ミラーの主走査方向へのシフ
トについては言及していない。しかし、収差補正や配置
の容易性を考慮すれば、球面ミラーを前記方向ヘシフト
させることが考えられる。

例えば、前記実験例（Ｉ）（第３図参照）等の様に歪曲
収差が左右対称でない場合、この様な球面ミラーのシフ
トによって歪曲収差をさらに小びくすることができる。

発明の効果以上の説明で明らかな様に、本発明によれば、偏向器か
ら感光体面への光路中に前記■式、■式を満足する様に
球面ミラーを介在させたため、主走査方向での走査速度
を均等に補正できることは勿論、集光面において広画角
にわたって良好な歪曲特性及び良好な像面平坦性を得る
ことができる。

また、光源から放射された発散光束を収束光束に修正し
て偏向器に入射することにより、前記球面ミラーを使用
することによる集光点での湾曲を補正することができる
。さらに、球面ミラーは従来のｆθレンズに比べて加工
が容易で加工精度も向上し、透明である必要はないこと
から材質も広く選択でき、全体として安価かつ高性能な
走査光学系とすることができる。しかも、球面ミラー自
体によって光路が折り返され、光学系全体がコンパクト
になる。また、放物面ミラーや楕円面ミラーに比べても
加工上、精度上有利であり、従来の凹面反射鏡に比べて
小型化することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示し、第１図
は概略構成を示す斜視図、第２図は光路を模式的に説明
するための図、第３図、第４図、第５図、第６図は集光
面での像歪を示すグラフである。第７図は本発明の他の
実施例の概略構成を示す斜視図である。（１）・・・半導体レーザ、（６）・・・コリメータレ
ンズ、（１０）・・・ポリゴンミラー、（２０）・・・
球面ミラー、（３０）・・・感光体。

Claims

【特許請求の範囲】１、強度変調された光束を発生する光源と、前記光源か
ら放射された発散光束を収束光束に修正する手段と、前記収束光束を等角速度で走査する偏向器と、前記偏向
器で走査された光束を折り返して感光体面上に集光させ
る球面ミラーとを備え、（｜ｓ／Ｒ＿Ｍ｜）＞０．６０．２＜（ｄ／｜Ｒ＿Ｍ｜）＜０．６但し、ｓ：偏向器による走査域中心方向への光束反射点
から偏向器反射後の集光点までの距離ｄ：偏向器による走査域中心方向への光束反射点から球
面ミラーの頂点までの距離Ｒ＿Ｍ：球面ミラーの曲率半径以上の二式を満足することを特徴とする光ビーム走査光
学系。